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42 비 파 괴 검 사 개 론 (2) 피로 재료학적으로 구조물 및 제품을 구성할 때 신뢰성 차원에서 제일 문제가 되는 것이 피로 (fatigue)라고 할 수 있다. 피로는 방향이 변동하는 응력을 장시간 반복하여 작용시키면 허 용응력 이하의 하중에서도 결국 파괴되는 현상을 말한다. 피로 현상은 응력의 종류나 조건 혹은 재료에 따라 변하는 아주 복잡한 특징을 나타낸다. 금속의 피로 현상으로 지금까지 알 려져 있는 특징을 요약하면 다음과 같다. ① 반복응력의 크기가 그 재료의 정적파괴 응력 또는 항복점보다 작아도 파괴 될 수 있다. ② 연성재료라도 육안으로 확인할 수 있을 정도 의 소성변형을 일으키지 않고 파괴된다. ③ 재료에 가해지는 응력(S)의 크기가 클수록 파 괴에 도달하는 회수 <N>가 작아진다. 이 곡선을 일반적으로 S-N 곡선이라 한다. 피로 현상은 조건에 의해 상당히 복잡하므로 피로 파괴의 원천이 되는 현미경조직에도 나타나지 않는 마이크로 균열의 발생 원인에 관해서 재료 내부에서 발생하는 빈 격자의 응 집이나 전위의 축적 등의 각종 기구가 제안되어 있다. 이와 같이 피로는 재료가 받은 열처 리 이외에 가공처리의 영향도 많이 받으며 금속 내부에 존재하는 비금속 개재물이나 탄화 물 등 모재 경계면의 결합상태가 반복응력에 의해 약화되거나 부분적으로 이탈하여 빈공간 이 생겨 발생할 수도 있다. (3) 크리프 금속재료를 상온에서 사용하는 경우 일반적으로 항복강도를 설계기준으로 하여 여기에 안전율을 곱하여 이용하면 사용상 문제가 없다. 하지만 현대에는 고도의 화학플랜트나 발 전기 및 엔진 등과 같이 고온에서 사용되는 장치가 많아졌고 이에 따른 재료의 고온특성도 고려 대상이 되었다. 이와 같이 고온에서 금속재료를 사용하게 되면 가해지는 힘이 낮아도 시간의 경과에 따라 변형이 일어나거나 장시간 사용 후에 하중의 증가 없이 급격하게 파단 을 일으킬 수 가 있다. 또한, 파단에 도달하지 않더라도 최근 첨단기계류와 같이 정밀도가 높아지게 되면 사용 중에 약간의 치수변화가 있어도 큰 문제를 야기 시킬 수 있다. 이와 같 이 일정온도와 일정 하중조건 하에서 시간경과에 따라 발생하는 변형을 크리프(Creep)라 한다. 일반적으로 크리프 속도의 기준으로는 1,000시간 또는 10,000시간 이하에서 0.1%의 연신율을 일으키는 속도를 택하며 이 속도에서 발생하는 응력을 그 온도에서의 크리프 강 비파괴1권-인쇄용.indb 42 2014-12-23 오후 4:41:05